第十四章 内能的利用 单元测试
一、单选题
1．下列说法正确的是（ ）
A．海绵容易被压缩是因为它的分子间隙大
B．物体内能增加，温度一定升高
C．燃料的热值越大，燃烧时放出的热量越多
D．体温计用水银做测温物质利用了水银的比热容小的特点
2．日前，斯柯达官方公布了更多的三厢版昊锐官图，并且公布了车型详细信息，海外车型搭载四款汽油机和三款柴油机，有前驱和四驱两种车型．下列关于汽油机和柴油机的说法，不正确的是
A．汽油机与柴油机使用的燃料不同
B．柴油机汽缸顶部有个火花塞，汽油机汽缸顶部有个喷油嘴
C．柴油机汽缸顶部有个喷油嘴，汽油机汽缸顶部有个火花塞
D．柴油机对空气的压缩程度比汽油机更高
3．生活中处处有物理，下列现象主要从密度角度考虑的是( )
A．冰壶比赛运动员蹬冰脚鞋底用橡胶制成，滑行脚的鞋底用塑料制成
B．交通管理部门规定，货车每一车轴的平均承载质量不得超过10t
C．用塑料泡沫做电影场景中倒塌的“墙壁”
D．现代火箭用液态氢作燃料
4．煤的热值大于干木材的热值,这里是指
A．煤比干木柴含有的热量多一些
B．烧煤比烧干木柴产生的温度高
C．相同质量的煤和干木材燃烧，煤放出的热量多
D．相同质量的煤和干木材完全燃烧，煤放出的热量多
5．为了提高热机效率，可采取的措施是
A．采用热值高的燃料
B．降低热机功率
C．保证良好的润滑，减小摩擦
D．以上措施都可以
6．下列说法正确的是（ ）
A．功、内能和热量的国际单位都是“焦耳”
B．柴油机的效率比汽油机的效率低
C．汽油机的做功冲程将机械能转化内能
D．汽车排出的尾气对环境没有任何污染
7．1964年人类制成世界上第一盏用海浪发电的航标灯，如图所示是它的气室示意图．它是利用海浪上下起伏的力量将空气吸入气室，压缩后再推入工作室，然后推动涡轮机转动（带动发电机发电）。下列说法正确的是（ ）
A．当K1开启，K2关闭时，空气的内能转化为涡轮机的机械能
B．当K1关闭，K2开启时，海水的机械能转化为空气的内能
C．当K1开启，K2关闭时，空气的内能转化为海水的机械能
D．当K1关闭，K2关闭时，空气的内能转化为涡轮机的机械能
8．如图所示，小明从斜面顶端加速下滑的过程中，他的（ ）
A．动能减小，机械能增大 B．势能减小，机械能减小
C．动能增大，机械能不变 D．势能不变，机械能减小
二、多选题
9．下面是某同学“物理学习笔记”中的摘录，其中正确的是（ ）
A．燃料的热值与燃料的质量没有关系 B．温度越高的物体含有的热量越多
C．做功和热传递都可以改变物体的内能 D．分子间相互作用的引力和斥力是同时存在的
10．下列关于能量转化、转移现象的说法中，正确的是（ ）
A．电池充电，电能转化为化学能
B．电动机工作，电能转化为机械能
C．暖瓶塞被热气弹开，机械能转化为内能
D．用热水袋取暖，内能发生了转移
三、填空题
11．人类正面临能源危机，为选用节能交通信号灯的灯源,实验室通过实验发现，下表中LED灯和白炽灯在正常工作时光照强度相同．有关数据如下表：
（1）请根据以上材料说明使用LED灯的一个优点： ；
（2）LED灯与白炽灯各一盏都正常工作1h，一个月按30天计算可节约电能 kW·h．
12．近年来，我国成功发射了自行研制的神舟系列载人飞船，将多位航天员送进太空，彰显我国载人航天的实力。返回舱进入大气中时，天空划过一道耀眼的光迹，这实际上是通过 的方式导致舱体内能急剧 （选填“增加”或“减少”），此过程与汽油机的 冲程能的转化相同。
13．根据实验现象，完成问题：
（1）如图甲所示，红墨水在热水中比在冷水中扩散得 （快/慢），由此说明物体内能的大小与物体的 有关；
（2）如图乙所示，用酒精灯加热试管中的水，当水沸腾后，塞子被试管内的水蒸气推出。“塞子被试管内的水蒸气推出”的能量转化方式与四冲程汽油机的 冲程相同；
（3）一台单缸四冲程汽油机，“飞轮转速是1200r/min，该汽油机1s内完成 个冲程。
14．如图所示为生活中常用的热水瓶，其外壁采用镀银的双层玻璃，并将中间抽成真空，这是为了减少 。注入一定量的热水后，立即盖上软木塞，软木塞会跳起来．这一过程中瓶内气体的 能转化为软木塞的机械能。汽油机的 冲程也发生同样的能量转化。
15．燃气热水器将质量为30kg、温度为15℃的水加热到65℃，消耗天然气，在此过程中水吸收的热量是 J，热水器烧水时的效率是 [；]
四、实验题
16．在探究“比较不同物质吸热能力”的实验中，小明用如图所示图两个相同的装置做实验，实验器材还有天平和秒表：
实验中应量取质量的甲、乙两种液体，分别倒入相同的烧杯中，用如图所示相同的加热方式加热的目的是 ．
当加热相同的时间时，通过比较 判断吸热能力的强弱．
通过实验，记录数据如下表所示，从开始加热到，甲、乙两种液体吸收热量的关系为 选填“大于”、“等于”、“小于”．
分析实验数据可知 物质的吸热能力更强．
小明完成实验后，想利用现有装置继续探究“比较不同燃料完全燃烧放出的热量”的实验他除了将酒精灯换成装有 “相等”或“不相等”质量的碎纸片和酒精的蒸发皿外，还应完成的更换为 在此实验中是通过比较 来反映燃料燃烧放出的热量更换完毕后，小明同时点燃两种燃料对液体进行加热，记录燃料燃烧相同时间后液体升高的温度，然后通过比较的大小得出实验结论小明设计的实验方案错误之处是 ，应该修改为 ．
17．利用如图所示的装置来研究阻力对运动的影响。小车从斜面A处由静止滑下。
（1）小明调试实验装置时，将小车从斜面上A处滑下，小车滑出水平木板右端而掉落下去。为让小车不滑出木板，你的做法是 ；
（2）调试完毕后，小明第1次在木板上铺上棉布，第2次去掉棉布。实验发现小车在木板表面运动了更远的距离才停下来，两次实验中小车受到阻力较小的是第 次。实验表明小车受到的阻力越小， ；
（3）从能量转化的角度看，小车在水平面上克服阻力所做的功 （选填“在棉布上更多”“在木板上更多”或“两次一样多”），小车的动能转化为 能。如果完全没有阻力时，小车的动能将不变，所以小车将做 运动。
五、综合题
18．插电式混合动力车（简称PHEV）是以电动为主，在电池电力耗尽后不能及时充电才以汽油机为辅的动力装置，电池的放电效率为80%，输出的电能全部转化为汽车的机械能。当汽油发动机工作时，将汽油燃烧放出的热量的20%用来驱动汽车行驶，5%转换成汽车电池中的电能。已知汽车以36km/h的车速匀速行驶时所受的阻力为1000N，汽油热值近似取q＝5×107J/kg。
（1）当汽车用电行驶时，将电能转化为 能。汽油发动机工作时每秒完成10个工作循环，则汽油发动机每分钟完成 个冲程。
（2）一辆PHEV汽车在快充电充电，每秒消耗电能2×104J，快充充电桩充电2.5h将电池充满电，若在纯电模式下可供汽车在某平直路面上以36km/h的车速匀速行驶2h，求该汽车电池在快充时的充电效率
（3）若上述电池电力耗尽后依靠汽油机进行匀速行驶，已知油箱中有36kg汽油，求汽车距离下一次充电最多还能行驶多少路程 ？
19．（1）如图，在空气压缩引火仪的玻璃筒底部放小团干燥的硝化棉，用力将活塞迅速下压，可观察到硝化棉燃烧，筒内空气的内能改变是通过 的方式实现的，该过程能量转化的特点与汽油机 冲程的能量转化相同；
（2）一单缸四冲程汽油机，飞轮转速为3000r/min则在1min内，汽油机完成 个冲程，做功 次，若其效率为30%，消耗100g汽油可对外做功 J；（）
（3）汽油机工作时，通常都用水进行冷却，这是利用了水的 的特点。
六、计算题
20．氢燃料具有清洁无污染、效率高等优点，被认为是22世纪最理想的能源，[ ； ]求：
（1）质量为0.3kg的氢燃料完全燃烧放出的热量；若这些热量全部被质量为200kg，温度为的水吸收，则水升高的温度；
（2）如果0.3kg的氢燃料完全燃烧放出的热量能让某恒定功率为140kW的氢能源公交车匀速行驶2分钟，求该公交车热机的效率。
21．随着人们生活水平的提高，轿车已逐步进入我国普通百姓家中。已知某国产轿车按100km/h的速度匀速行驶1小时，其消耗汽油7.5kg（汽油的热值为4.6×107J/kg）。则
（1）假设汽油能够被完全燃烧，那么汽车行驶100km消耗的汽油所产生的热量是多少？
（2）在一标准大气压下，这些热可以把质量为多少千克的水从25℃烧开（结果保留整数）？
（3）该汽车在100km/h的速度下行驶一百公里其发动机对外做的功为1.38×108J，那么它的效率是多少？
参考答案：
1．D
【详解】A．因为海绵内有空隙，所以用手捏海绵，海绵的体积变小了，不能说明分子间有间隙，故A错误；
B．晶体熔化过程中，吸收热量，内能增大，但温度不变，故B错误；
C．燃料燃烧放出热量的多少与燃料的热值、燃料的质量、是否完全燃烧等因素有关，因此不可得出燃料的热值越大，燃烧时放出的热量越多的结论。故C错误；
D．水银的比热容较小，相同情况下吸收的热量较少，对测温物质的温度影响较小，故D正确。
故选D。
2．B
【详解】试题分析：汽油机和柴油机都是热机，都是利用内能来做功的机械．由于两种发动使用的燃料不同，它们在构造上也略有不同．汽油机的汽缸顶部是火花塞，柴油机的顶部是喷油嘴．汽油机是利用火花塞点火，在压缩冲程末时点燃汽缸内汽油和空气的混合物．柴油机是在压缩冲程末时，喷油觜内喷出雾状柴油，由于压缩冲程中柴油机压缩程度更大，机械能转化为的内能更多，使压缩空气内能增大，温度升得更高，达到了柴油的燃点，柴油机是利用了压燃式．
考点：汽油机和柴油机的异同
3．C
【详解】A．冰壶比赛运动员蹬冰脚鞋底用橡胶制成，是通过增大接触面的粗糙程度，从而增大摩擦力，故A不符合题意；
B．货车限重的目的是通过减小压力，减小压强，减小货车对路面的损坏程度，故B不符合题意；
C．用塑料泡沫做电影场景中倒塌的“墙壁”要采用密度比较小的道具材料制成，防止造成意外事故的发生，故C符合题意；
D．现代火箭用液态氢作燃料是利用液氢热值大的特点，故D不符合题意。
故选C。
4．D
【详解】试题分析：1kg某种燃料完全燃烧放出的热量叫做这种燃料的热值，煤的热值比木柴的热值大，说明相同质量的煤和木柴完全燃烧，煤放出的热量多．煤的热值比木柴的热值大，说明完全燃烧相同质量的煤和木柴，煤放出的热量多，或使它们放出相同的热量，烧煤用的质量较少，故D正确；不能说明烧煤比烧木柴产生的热量多、产生的温度高，更不能说明煤、木柴含有热量，故A、B、C的说法都错．
考点：燃料的热值
5．C
【详解】试题分析：热机效率是指用来做有用功的能量与燃料完全燃烧放出的能量之比，要提高热机的效率，就要提高燃料的利用率，减少热损失．
解：采取热值高的燃料，其利用率不一定高，所以不一定能提高热机的效率；
降低热机的功率，减少热机在单位时间内做的功，其效率不一定提高．
保证良好的润滑，减小摩擦，可以减少因摩擦损失的能量，所以可以提高热机的效率．
故选C．
【点评】此题主要考查了提高热机效率的方法即怎样提高燃料的利用率，是一道很好的题目．
6．A
【详解】A．一切功和能的单位都是焦耳，根据功、内能和热量的定义可知，它们的国际单位都为“焦耳”。故A正确；
B．柴油机的效率一般高于汽油机，多用在重型机器上，故B错误；
C．根据能量的转化，汽油机的做功冲程是将内能转化为机械能，故C错误；
D．热机排出的废气带走了大量的热，对环境会产生热污染；汽车排放的废气中含有氮氧化物、二氧化硫等有害物质，会造成大气污染，故D错误。
故选A。
7．A
【分析】当海水下降时，气室体积增大，压强减小，阀门K2开启；当海水上升时，气室体积减小，压强增大，阀门K2关闭，阀门K1开启；整个过程是海水推动活塞做功，将海水的机械能转化成了电能。
【详解】AC．当K1开启，K2关闭时，海水上升，气室体积减小，内部气体的压强增大，压缩后将空气推入工作室，空气的内能转化为涡轮机的机械能，故A错误，C正确；
B．当K1关闭，K2开启时，海水下降，气室体积增大，内部气体的压强减小，将空气“吸入”气室，没有能量的转化，故B错误；
D．当K1关闭，K2关闭时，海水上升，气室体积减小，内部气体的压强增大，海水机械能转化为空气的内能，故D错误。
故选A。
8．B
【详解】小明从斜面顶端加速下滑的过程中，质量不变，高度变小，重力势能减小；速度增大，动能变大。由于滑板车与斜面之间存在摩擦，一部分机械能转化为内能，机械能会减小，故B符合题意，ACD不符合题意。
故选B。
9．ACD
【详解】A．燃料的热值是指单位质量某种燃料完全燃烧时放出的热量，与燃料的质量没有关系，故A正确；
B．热量是在热传递过程中物体内能改变的多少，热量是一个过程量，不能用“具有”或“含有”来修饰，故B错误；
C．做功和热传递都可以改变物体的内能，它们达到的效果都是一样的，是等效的，故C正确；
D．分子间相互作用的引力和斥力是同时存在的，只不过分子间的距离不同时，表现出来的引力或斥力的情况不同，故D正确。
故选ACD。
10．ABD
【详解】A．电池充电，消耗的是电能，得到的是化学能，是将电能转化为化学能，故A正确；
B．电动机工作，消耗的是电能，得到的是机械能，是将电能转化为机械能，故B正确；
C．暖瓶塞被热气弹开，消耗的是内能，得到的是机械能，是将内能转化为了机械能，故C错误；
D．用热水袋取暖，是通过热传递的方式得到能量的，即内能发生了转移，故D正确．
11． 发光效率高、节能降耗,响应时间短、额定电压低 2.64
【分析】根据表格可知，LED灯电压低．功率小，响应时间短，故可以从以上几点进行分析其优点．由两灯的功率只差，利用WPt求出节约的电能．
【详解】(1)由铭牌可知：白炽灯是通过钨丝高温发光把电能转化为内能和光能,而LED灯是通过二极管发光,电能直接转化为光能,从而发光效率高,节省电能;LED灯的额定电压低,人直接接触不会触电;LED灯响应时间短,也就是从开始发光到正常发光所用的时间短;LED灯额定功率小,节约能源．故优点可从发光效率高、节能降耗,响应时间短、环保、额定电压低(安全电压)以上任意写出一点均可．(2)白炽灯功率比LED灯功率高：△P=P2 P1=100W 12W=88W，每天正常工作1h，一个月按30天计算可节约电能：W=△P×t=0.088kW×1h×30=2.64kW h.
12． 做功 增加 压缩
【详解】[1][2]返回舱进入大气中时，与空气产生摩擦，机械能转化为内能。通过做功的方式使得舱体内能增加。
[3]汽油机的四个冲程中，压缩冲程是将机械能转化为内能，与该过程的能量转化相同。
13． 快 温度 做功 40
【详解】（1）[1][2]红墨水在热水中扩散的比冷水中快，说明分子做无规则运动的剧烈程度与温度有关，温度越高，无规则运动越剧烈，内能越大，由此可知物体内能的大小与物体的温度有关。
（2）[3]在软木塞被冲出试管口的过程中，水蒸气的内能转化为软木塞的机械能。此现象相当于四冲程汽油机的做功冲程，高温高压的燃气推动活塞做功。
（3）[4]飞轮转速是
1200r/min＝20r/s
即飞轮每秒转20r，因为飞轮转2r，完成4个冲程，所以，飞轮转20r，完成40个冲程。
14． 热量散失 内 做功
【详解】[1]双层玻璃镀银并抽成真空，减少了热量向外传递，起到保温的作用。
[2][3]高温水蒸气把软木塞冲出，气体对软木塞做功，自身内能减小，转化成软木塞的机械能；汽油机的做功冲程也是这个道理。
15． 6.3×106 87.5%
【详解】[1]水吸收的热量
Q吸=c水m(t-t0)=4.2×103J/(kg·℃)×30kg×(65℃-15℃)=6.3×106J
[2]天然气完全燃烧释放的热量
Q放=Vq天然气=0.18m3×4×107J/m3=7.2×106J
热水器烧水时的效率
16． 液体在相同时间内吸收的热量相同 液体升高的温度 小于 甲 相等 甲液体成相等质量的乙液体或乙液体成相等质量的甲液体 液体升高的温度 记录燃料燃烧相同时间后液体升高的温度 记录燃料燃烧完后液体升高的温度
【详解】实验中应量取质量的甲、乙两种液体，分别倒入相同的烧杯中，用如图所示相同的加热方式加热的目的是保证液体在相同时间内吸收的热量相同．
当加热相同的时间时，即两液体吸收的热量相等，通过比较液体升高的温度判断吸热能力的强弱．
通过实验，记录数据如下表所示，从开始加热到，甲液体加热用时3min，乙液体加热用时4min，所以甲吸收的热量小于乙液体吸收的热量．
分析实验数据，加热相同的时间，即吸收相等热量时，乙升高的温度低，可知乙物质的吸热能力更强．
要想利用现有装置继续探究“比较不同燃料完全燃烧放出的热量”的实验，根据控制变量的思想，应使用等质量的燃料，即将酒精灯换成装有相等质量的碎纸片和酒精的蒸发皿，还应将液体更换为等质量的同种液体；
实验中也利用了转换法，即通过比较液体升高的温度来反映燃料燃烧放出的热量；
小明同时点燃两种燃料对液体进行加热，记录燃料燃烧相同时间后液体升高的温度，然后通过比较的大小得出实验结论．小明设计的实验方案存在错误，即记录燃料燃烧相同时间后液体升高的温度是不正确的，因为研究燃料燃烧时释放热量的多少，应该用相同的质量燃烧完以后比较放出的热量，而不能用“相同时间”；所以，应该修改为记录燃料燃烧完后液体升高的温度.
17． 斜面倾角不变，小车从斜面上A处以下位置滑下（减小斜面的倾角，小车仍从斜面上A处滑下，合理即可） 小车运动的越远，速度减小的越慢 两次一样多 内 匀速直线
【详解】（1）[1]将小车从斜面上A处滑下，小车滑出水平木板右端而掉落，说明小车到达水平面的动能较大，速度较大，通过的路程比较大，所以为让小车不滑出木板，可以将小车从高度较低处滑下，或者可以减小斜面的倾角，小车仍从斜面上处滑下。
（2）[2][3]小车在木板表面运动了更远的距离才停下来，说明木板的阻力较小，可以得到小车受到的阻力越小，小车速度减小得越慢，运动的路程越远。
（3）[4][5]小车的动能都用来克服摩擦力做功了，由于小车质量和速度相同，所以两次实验的初动能相同，克服阻力做的功也相同，小车克服摩擦阻力做功将机械能转化为内能。
[6]假如小车受到的阻力为零，即小车不受力，小车的运动状态将不会改变，做匀速直线运动。
18． 机械 2400 50% 432km
【详解】（1）[1] 当汽车用电行驶时，消耗电能，转化为汽车的机械能。
[2]1个循环4个冲程，1s钟10个循环，则1min循环数为
10个×60＝600个
冲程数为
600个×4＝2400个
（2）[3]汽车行驶的路程为
s＝vt＝36km/h×2h＝72km＝7.2×104m
由二力平衡得
F牵＝f＝1000N
有用功为
W有＝F牵s＝1000N×7.2×104m＝7.2×107J
电池中储存的能量为
该汽车电池在快充时的充电效率为
（3）[4]汽油完全燃烧放出的热量
Q放＝mq＝36kg×5×107J/kg＝1.8×109J
20%用来驱动汽车行驶，即
W＝20%×Q放＝20%×1.8×109J＝3.6×108J
汽车行驶的距离
5%转换成汽车电池中的电能，即
E'电＝5%×Q放＝5%×1.8×109J＝9×107J
电池还可以转化为车的机械能用于行驶，即
还能行驶的总路程
s＝s1＋s2＝360km＋72km＝432km
19． 做功 压缩 50 25 水的比热容大
【详解】（1）[1]在空气压缩引火仪玻璃筒的底部放一小撮干燥的棉絮，用力将活塞迅速向下压，棉絮燃烧起来，这是因为压缩筒内空气做功，使筒内空气的内能增加。
[2]该实验中，压缩筒内空气做功，活塞的机械能转化为筒内空气的内能，与内燃机的压缩冲程的能量转化相同。
（2）[3][4]已知飞轮转速为
3000r/min=50r/s
汽油机在一个工作循环中活塞往复2次，飞轮转动2周，对外做功1次，故该汽油机1s内对外做功25次。
[5]100g汽油完全燃烧放出的热量
由可得，汽油机对外做的功
（3）[6]由于水的比热容大，质量相同的水和其它物质相比，升高相同的温度，水吸热多，冷却效果好，所以汽油机工作时，通常都用水进行冷却。
20．（1）4.2×107J，50℃；（2）40%
【详解】解：（1）质量为0.3kg的氢燃料完全燃烧放出的热量
水吸收的热量
由得，水升高的温度为
（2）公交车行驶2分钟做的功为
该公交车热机的效率为
答：（1）质量为0.3kg的氢燃料完全燃烧放出的热量为4.2×107J；若这些热量全部被质量为200kg，温度为的水吸收，则水升高的温度为50℃；
（2）该公交车热机的效率40%。
21．（1）3.45×108J；（2）1095千克；（3）40%
【详解】解：（1）汽车行驶100km消耗的汽油所产生的热量为
Q放＝qm＝4.6×107J/kg×7.5kg＝3.45×108J
（2）一标准大气压下水的沸点为100℃，由题意可知，水吸收的热量为
Q吸＝Q放＝3.45×108J
由Q吸＝cmΔt可知水的质量为
（3）该车的效率为
答：（1）汽车行驶100km消耗的汽油所产生的热量是3.45×108J；
（2）在一标准大气压下，这些热可以把质量为1095千克的水从25℃烧开；
（3）它的效率是40%。
